Page 86 - 2024中国无损检测年度报告

长江系列发动机应用了复合材料、增材制造、
惯性摩擦焊等新材料、新工艺，需要相应的无损
检测技术手段满足设计要求，保证发动机安全。
为满足上述新材料新工艺在发动机装配、试验和
服役场景下的检测要求，提高检测效率，降低检
测成本，中国航发商发联合了南昌航空大学、中
国机械工程学会无损检测分会，于 9 月 9 日在临
港基地召开“2024 民用航空发动机无损检测技术
交流会”（参会人员合影见图 6）。
本次交流会以“精益、智能、创新的民用航
空发动机无损检测技术”为主题，邀请了北京航
空航天大学、华中科技大学、南昌航空大学、中
国航发航材院、厦门太古等单位 8 名行业领军专
家作技术交流报告。航空公司、中国航发、中航
工业、中国商飞、高校、科研院所和商发产业链
单位等民用航空无损检测行业近 50 家单位的 120
余名无损检测代表报名参会。
与会专家进行了严谨、专业、实用的分享交
流，参会人员积极提问，收获颇丰。本次交流会
的成功举办，探索建立了民用航空发动机无损检
测行业技术交流的长效机制。为商发无损检测专
业能力高质量、创新型、智能化的发展，提供了
良好的平台基础。
图 6 技术交流会参会人员合影
5 专题探索
5.1 主编中国航发集团标准《涡轮叶片气膜孔工
业 CT 尺寸测量》
随着发动机涡轮前燃气温度的大幅提高，涡
轮叶片在使用先进耐温材料和热障涂层的基础上，
采用了气膜孔冷却技术，使通过叶片内部冷却通
道的低温气体通过分布于叶身的气膜孔喷射出来，
在叶片表面形成低温气膜包覆，以隔离燃烧室喷
出的高温高压气体，实现涡轮叶片的长期可靠工
作。为保证气膜冷却效果，气膜孔形状由圆孔发
展成簸箕型扩张孔或更为复杂形状的气膜冷却孔，
对加工精度和定位精度都提出了较高要求。
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气膜孔的尺寸规格、与叶片表面的倾斜角度
及在叶片表面分布的位置度将直接影响到气膜的
冷却效果，需要规范有效的测量手段。目前市场
上比较成熟的高精度表面测量技术如接触式坐标
测量技术和光学表面测量技术，受限于气膜孔狭
小的空间，无法实现有效测量。工业 CT 作为一
项新兴三维数据测量手段，通过三维扫描投影重
建叶片的三维内部结构尺寸，解决了接触式三坐
标及光学三坐标气膜孔不可达和异物堵塞问题，
成为涡轮叶片气膜孔尺寸测量的有效技术手段。
通过集团标准编制，基于目前市场上 CT 系统设
备水平及涡轮叶片气膜孔测量精度要求，规定了
航空发动机涡轮叶片气膜孔工业 CT 尺寸测量的
一般要求、测量程序、测量结果评定、测量记录
和报告等，创新性提出了基于 CT 数据的六个定
位点 RPS 坐标系和基于机器学习的表面测定技
术，为测量结果的规范性与一致性提供标准支撑。
5.2 高能射线在航空发动机中的应用
航空发动机在试验试车过程中，受离心力和
热膨胀等因素的影响，内部结构间隙会发生微小
位移。如何监控并测量发动机试验试车动态过程
的这种间隙变化，一直以来属于发动机研究领域
的世界性难题。团队探索了发动机试车台的高能
射线数字成像检测，利用高能 X 射线数字成像测
量发动机内部结构的变化，以非接触的方式直观
观察和测量发动机任意部位、任何运行状态下的
内部工件的微变情况，为发动机设计调试和改进
提供重要数据，且可在无需整机拆解的情况下及
早检测发动机各状态下的叶尖间隙、部件轴向位
移等，观测和测量发动机内部工件的微变情况，
发现机械力、热应力引起的零部件变形、松动等，
减少发动机下台分解次数，提高工作效率。高能
射线在发动机中的应用示意如图 7 所示。
但鉴于发动机复杂的内部结构及机匣外管路
结构，射线检测散射线严重，成像对比度不足，
其在国内外均处于研究阶段。
图 7 高能射线在发动机中的应用示意